在填料塔中，低浓度难溶气体逆流吸收时，若其它条件不 变，但入口气量增加，则出口气体组成将（）。

这是一道关于化工原理中气体吸收过程的经典题目。以下是详细的解析： ### 核心结论 **答案：A. 增加** ### 详细推导过程 在填料塔中进行低浓度难溶气体的逆流吸收时，我们需要分析入口气量（$G$）增加对传质过程的影响。主要可以从以下两个角度进行分析： #### 1. 从传质单元数（$N_{OG}$）和传质推动力角度分析 * **难溶气体的特性**： 对于难溶气体，亨利系数 $E$ 很大，相平衡常数 $m = E/P$ 也很大。这意味着平衡线斜率很大，吸收过程主要受**液膜阻力控制**（或者说气膜阻力相对较小，但整体传质系数受溶解度影响大）。更重要的是，难溶气体意味着其平衡分压很高，即同样的液相浓度下，对应的气相平衡浓度 $y^*$ 很高，导致传质推动力 $(y - y^*)$ 较小。 * **气量 $G$ 增加对传质系数的影响**： 当入口气量 $G$ 增加时，塔内气速增加。根据传质关联式，气相传质分系数 $k_y$ 会随气速的增加而增大（通常 $k_y \propto G^{0.7 \sim 0.8}$）。因此，总体积传质系数 $K_y a$ 也会增加。 * **气量 $G$ 增加对传质单元高度（$H_{OG}$）和传质单元数（$N_{OG}$）的影响**： * 传质单元高度 $H_{OG} = \frac{G}{K_y a}$。虽然 $K_y a$ 随 $G$ 增加而增加，但通常 $G$ 的增加幅度大于 $K_y a$ 的增加幅度（或者即便比例相当，我们看下一步更关键的因素）。 * 更直观的分析是利用**操作线方程**。操作线方程为：$L(x - x_2) = G(y - y_2)$。 * 当 $G$ 增加，而液体流量 $L$、入口组成 $y_1$、$x_2$ 不变时，操作线的斜率 $\frac{L}{G}$ **减小**。 * 在 $y-x$ 图上，操作线绕着点 $(x_2, y_2)$ 顺时针旋转，变得更平缓，从而**靠近平衡线**。 * 由于是难溶气体，平衡线本身就很陡（斜率 $m$ 大）。操作线斜率 $\frac{L}{G}$ 减小，使得操作线与平衡线之间的垂直距离（即传质推动力 $y - y^*$）在整个塔高范围内**减小**。 * **结果判断**： 传质推动力减小，意味着在相同的塔高（即相同的传质面积）下，能够去除的溶质量减少。换句话说，气体在塔内没有被“洗”得那么干净了。因此，出口气体中的溶质组成 $y_2$ 会**升高**（即增加）。 #### 2. 从物料衡算和吸收率角度直观理解 * **停留时间缩短**：气量 $G$ 增加，气体在塔内的流速加快，气体与液体接触的时间（停留时间）缩短。 * **处理能力过剩**：在液量 $L$ 不变的情况下，增加气量 $G$ 相当于增加了负荷。原有的塔高和液量不足以将增加后的气量处理到原来的低出口浓度。 * **难溶气体的特殊性**：如果是易溶气体，增加气量可能会因为湍流加剧显著改善传质，但对于难溶气体，平衡限制是主要矛盾。气量增加导致操作线靠近甚至可能触及平衡线，使得平均推动力大幅下降，吸收效率降低，导致出口气体浓度 $y_2$ 上升。 ### 总结 当入口气量 $G$ 增加时： 1. 操作线斜率 $L/G$ 减小，操作线向平衡线靠近。 2. 全塔平均传质推动力 $(y - y^*)$ 减小。 3. 在塔高不变的情况下，吸收效果变差。 4. 因此，出口气体组成 $y_2$ **增加**。 故正确选项为 **A**。